Question

已知A是短周期主族元素中原子半径最大的元素，由H、C、N三种元素组成的化合物X13.5g在氧气中充分燃烧，生成的气体依次通过足量的无水CaCl₂（增重4.5g）、碱石灰（增重22g），由质谱法测得X的相对分子质量为27．请回答：
（1）X的电子式是

 

．
（2）由A、氢、氮三种元素形成的某化合物M其摩尔质量为39g/mol，与盐酸反应生成两种盐，化合物M所含的化学键有

 

，写出物质M投入足量稀盐酸的化学方程式为

 

．
（3）现有废铜（杂质为一定量的SiO₂和单质Fe）来制备胆矾，同时得到副产物Y．有人设计了图1的流程：

请根据上述流程回答下列问题：
①写出酸浸时生成Cu²⁺的离子方程式：

 

．
②常温下K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，请你计算说明滤液I中加入碱式碳酸铜调节溶液至pH=4时，能否将Fe³⁺除尽

 

（一般离子浓度小于10^-5mol/L可视作除尽）．
③已知胆矾晶体的溶解度曲线图2所示，请问对滤液II进行系列操作的名称依次为蒸发浓缩、

 

、

 

、

 

、晾干．
④请说出Y物质的一种用途

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：A是短周期主族元素中原子半径最大的元素，则A是Na元素；
由H、C、N三种元素组成的化合物X，由质谱法测得X的相对分子质量为27，根据元素相对原子质量知，X为HCN，13.5g在氧气中充分燃烧，生成的气体依次通过足量的无水CaCl₂（增重4.5g）、碱石灰（增重22g），无水氯化钙吸收水分和氨气、碱石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四个共价键、N原子形成三个共价且含有一个孤电子对；
（2）由A、氢、氮三种元素形成的某化合物M其摩尔质量为39g/mol，该化合物M的化学式为NaNH₂，与盐酸反应生成两种盐NaCl、NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性条件下发生反应生成可溶性铜盐和水，铁和双氧水、酸反应生成铁离子，所以滤液I中含有铜离子、铁离子，铜盐溶液和适量的碱式碳酸铜反应并调节溶液的pH得到固体和溶液，采用过滤方法分离，滤液中含有硫酸铜，再采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到胆矾晶体，沉淀中含有氢氧化铁，加热Fe（OH）₃固体得到Fe₂O₃，从而得到固体Y为Fe₂O₃．

解答： 解：A是短周期主族元素中原子半径最大的元素，则A是Na元素；
由H、C、N三种元素组成的化合物X，由质谱法测得X的相对分子质量为27，根据元素相对原子质量知，X为HCN，13.5g在氧气中充分燃烧，生成的气体依次通过足量的无水CaCl₂（增重4.5g）、碱石灰（增重22g），无水氯化钙吸收水分和氨气、碱石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四个共价键、N原子形成三个共价且含有一个孤电子对，则HCN的电子式为，故答案为：；
（2）由A、氢、氮三种元素形成的某化合物M其摩尔质量为39g/mol，该化合物M的化学式为NaNH₂，NaNH₂中含有离子键和共价键，与盐酸反应生成两种盐NaCl、NH₄Cl，反应方程式为NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl，故答案为：离子键和共价键；NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性条件下发生反应生成可溶性铜盐和水，铁和双氧水、酸反应生成铁离子，所以滤液I中含有铜离子、铁离子，铜盐溶液和适量的碱式碳酸铜反应并调节溶液的pH得到固体和溶液，采用过滤方法分离，滤液中含有硫酸铜，再采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到胆矾晶体，沉淀中含有氢氧化铁，加热Fe（OH）₃固体得到Fe₂O₃，从而得到固体Y为Fe₂O₃，
①酸浸时生成Cu²⁺的离子方程式为2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O，故答案为：2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O；
②pH=4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，则铁离子已经被除尽，
故答案为：pH=4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，则铁离子被除尽；
③从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤的方法，故答案为：冷却结晶；过滤；洗涤；
④Y为Fe₂O₃，俗称铁红，可以作炼铁原料或作铁红粉或与铝粉混合可作铝热剂等，
故答案为：炼铁原料或作铁红粉或与铝粉混合可作铝热剂等．

点评：本题考查制备实验方案设计，侧重考查物质分离、提纯方法的选取和应用，明确物质的性质是解本题关键，涉及难溶物的溶解平衡、氧化还原反应等知识点，难点是溶度积常数的有关计算，题目难度中等．